АКТИВНІСТЬ NAD+-ЗАЛЕЖНИХ ФЕРМЕНТІВ ЦИКЛУ КРЕБСА ЗА УМОВ АЛІМЕНТАРНОЇ ДЕПРИВАЦІЇ ПРОТЕЇНУ
Анотація
Робота присвячена вивченню ізоцитратдегідрогеназної, α-кетоглутаратдегідрогеназної, малатдегідрогеназної реакцій циклу Кребса та співвідношенню NAD+/NADН у мітохондріальній фракції печінки щурів за умов аліментарної депривації протеїну. Дослідження проведені на білих безпородних щурах масою 90 – 100 г, віком 2 – 2,5 місяці, поділених в залежності від кількості білка у раціоні на 2 групи: І група – щурі, які перебували на повноцінному напівсинтетичному раціоні, збалансованому за усіма нутрієнами; ІІ група – щурі, які перебували на напівсинтетичному низькопротеїновому раціоні. Визначення активності NAD+-залежних дегідрогеназ циклу Кребса проводили спектрофотометрично. Ферментативну активність NAD+-залежної ізоцитратдегідрогенази реєстрували за накопиченням NADН при перетворенні ізоцитрату до α-кетоглутарату, активність NAD+-залежної малатдегідрогенази – за накопиченням NADН при окисленні малату при λ=340 нм. Активність NAD+-залежної α-кетоглутаратдегідрогенази визначали спектрофотометрично за інтенсивністю окиснення α-кетоглутарату при λ=417 нм. Визначення ферментативних активностей проводили у мітохондріальній фракції печінки щурів, отриманій методом диференційного центрифугування. Встановлено, що у тварин, які утримувались за умов аліментарної депривації протеїну, не спостерігається достовірних змін ізоцитратдегідрогеназної та малатдегідрогеназної активностей порівняно із показниками контрольної групи тварин. Водночас у мітохондріальній фракції печінки дослідних тварин α-кетоглутаратдегідрогеназна активність знижується у 2,2 рази. Окрім того, показано, що за даних експериментальних умов спостерігається тенденція до підвищення співвідношення NAD+/NADН, що є важливим показником енергетичного стану клітини та ключовим регулятором енергетичного метаболізму, оскільки визначає швидкість і напрям реакцій енергозабезпечення та контролює функціонування загальних метаболічних шляхів у клітині. Співвідношення між окисленою та відновленою формами нікотинамідих коферментів (NAD+/NADН) визначали за константою рівноваги малатдегідрогеназної реакції. Наслідком встановлених змін, ймовірно, буде порушення надходження субстратів для І комплексу електронотранспортного ланцюга мітохондрій. Зроблено висновок, що виражене гальмування α-кетоглутаратдегідрогеназної активності та підвищення співвідношення NAD+/NADН у мітохондріальній фракції печінки щурів за умов аліментарної депривації протеїну свідчить про порушення постачання інтермедіатів для роботи дихального ланцюга мітохондрій, та може розглядатися як один із механізмів дисбалансу роботи системи біотрансформації енергії у мітохондріях за умов недостатності білка у раціоні.
Ключові слова: печінка, ізоцитратдегідрогеназа, малатдегідрогеназа, α-кетоглутаратдегідрогеназа, співвідношення NAD+/NADН, аліментарна депривація протеїну
Посилання
Chang C.-M. The role of isocitrate dehydrohenase mutations in glioma brain tumors. C.-M. Chang, K. Xu, H.-K. Shu. Molecular targets of SNC tumors. 2011; 12: 413–436.
Jang S.-Y. Nicotinamide-induced mitophagy: an event mediated by high NAD+/NADH ratio and SIRT1 activation. S.-Y. Jang, H.T. Kang, E.S. Hwang. J. Biol. Chem. 2012; 9: 1–22.
Kiss G. The negative impact of α-ketoglutarate dehy-drogenase complex deficiency on matrix substrate-level phosphorylation. G. Kiss, C. Konrad, J. Doczi. The FASEB Journal. 2013; 27: 1–15.
Lowri O.H. Protein measuperment With Folin phemol reagent. O.H. Lowri, N.J. Rosenbrough, A.L. Farr. J. Biol. Chem. 1951; 123(1): 265–273.
McCammon M.T. Global transcription analysis of Krebs tricarboxylic acid cycle mutants reveals an alternating pattern of expression and effects on hypoxic and oxidative genes. M.T. McCammon, Ch.B. Epstein, B. Przybyla-Zawislak et al.. Molecu-lar biology of the cell. 2003; 12: 958–972.
Reeves P.G. AIN-93 Purified Diets for Laboratory Rodents: Final Report of the American Institute of Nutrition Ad Hoc Writing Committee on the Reformulation of the AIN-76A Rodent Diet. P.G. Reeves, F.H. Nielsen, G.C. Fahey. J. Nutr. 1993; 5: 1939–1951.
Shi Q. Novel functions of the α-ketoglutarate dehydrogenase complex may mediate diverse oxidantinduced changes in mitochondrial enzymes associated with Alzheimer’s disease. Q. Shi, H. Xu, W.A. Kleinman et al.. Molecular Basis of Disease. 2008; 4: 1–32.
Starkov A.A. Mitochondrial α-Ketoglutarate dehydrogenase complex generates reactive oxygen species. A.A. Starkov, G. Fiscum, Ch. Chinopoulos et al. journal of Neuroscience. 2004; 24(36): 7769–7778.
Stein L.R. The dynamic regulation of NAD metabo-lism in mitochondria. L.R. Stein, S.-I. Imai. Trends Endocrinol Metab. 2012; 23(9): 420–428.
Андреещева Е.М. Интенсивность свободнорадикального окисления и каталитические свойства NAD+-изоцитратдегидрогеназы в печени крыс в норме и при токсическом гепатите. Е.М. Андреещева, Т.Н. Попова, В.Г. Артюхов и др.. Биомед. хим. 2006; 52(6): 153–160.
Антонов А.Р. Особености течения катаболическо-го синдрома у лиц с пониженной массой тела на фоне функционального питания. А.Р. Антонов, Е.Ю. Баталова, Я.Б. Новоселов и др.. Биомед. журн. 2006; 7(2): 427–434.
Дундаров З.А. Основные проблемы проведения нутритивной поддержки у пациентов в критичес-ких состояниях. З.А. Дундаров, В.М. Майоров. Новости хирургии. 2009; 17(2): 119–129.
Кашуро В.А. Некоторые механизмы нарушения биоэнергетики и оптимизация подходов к их фар-макотерапии. В.А. Кашуро, В.Б. Долго-Сабуров, В.А. Башарин и др.. Биомед. журн. 2010; 11: 611 – 634.
Лапешин П.В. Состояние активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах крови и в клетках здоровой и опухолевой ткани легкого у больных немелкоклеточным раком легкого П.В. Лапешин, А.А. Савченко, Ю.А. Дыхно и др.. Си-бирский онкологический журнал. 2005; 3(15): 48–53.
Максимчук Ю.З. Повреждение митохондрий пече-ни крыс при интоксикации тетрахлоретаном. Эф-фекты мелатонина. Ю.З. Максимчук, И.К. Дремза, Е.А. Лапшина. Биологические мембра-ны. 2010; 27(3): 262–271.
Третьякова О.С. Энергетический обмен в гипокси-чески поврежденном миокарде у новорожденных. О.С. Третьякова. Український медичний часопис. 2003; 5(37): 109–116.
Харченко Н.В. Оптимизация парентерального пи-тания больных в послеоперационный период. Н.В. Харченко, Г.А. Анохина, В.В. Кравченко. Сучасна гастроентерологія. 2012; 4(66): 76–79.
